Điện hải lưu sẽ là nguồn năng lượng chính của Việt Nam. KS. Doãn Mạnh Dũng

5 Tháng 3, 2025

Hình 1 : Mô hình dòng chảy

Kinhtebien online : Ngày 2/3/2025, tại Hội quán Thuyền viên ( Seafarer) Tp HCM, Ks. Doãn Mạnh Dũng đã giới thiệu “ Điện hải lưu sẽ là nguồn năng lượng chính của Việt Nam”.

Xin trân trọng chuyển đến bạn đọc toàn bộ tài liệu đã trình bày để tham khảo. như sau :

Sự hình thành dòng hải lưu tầng mặt và tầng đáy ở Biển Đông Việt Nam

Dòng hải lưu

Dòng chảy liên tục của nước biển trong khoãng thời gian nào đó được gọi là dòng hải lưu. Tương tự dòng hải lưu là dòng thủy triều.Trong nội thủy thì có dòng sông hay dòng đuôi của các đập thủy điện dùng thế năng.

Tốc độ dòng hải lưu ở tầng mặt là cao nhất và giảm dần đến tầng đáy.

Dòng hải lưu có độ sâu và độ rộng.

Dòng tầng mặt nhờ gió Đông-Bắc hình thành trong 8 tháng/năm, hướng Bắc -Nam

Con người đã thả các phao nổi ngoài vịnh Bắc Bộ để quan sát dòng chảy tầng mặt trong từng tháng và nhận được vết di chuyển của các phao.

Kết quả được ghi lại trong cuốn sách “KHÍ TƯỢNG- HẢI DƯƠNG – Vùng biển Việt Nam và lân cận ” như các hình sau :

Hình 2 : H2.1 – H2.18 vết các phao nổi trong 12 tháng như sau :

Hình2.1a

Hinh2.1b

Hình 2.2a

Hình 2.2b

Hình 2.3a

Hình 2.3b

Hình 2.4

Hình 2.5

Hình 2.6

Hình 2.7

Hình 2.8

Hình 2.9

Hình 2.10

Hình 2.11

Hình 2.12

Dòng tầng đáy hình thành nhờ chênh lệch nhiệt giữa Xích đạo và Cực

Để hiểu sự hình thành dòng tầng đáy của đại dương từ Cực về Xích đạo ta làm thí nghiệm sau :

Hình 3 : Thí nghiệm để tìm dòng hải lưu tầng đáy

Dùng hai bình nước C và X có nước màu khác nhau và mặt thoáng lớn. Dùng ống nhựa trong nối nước tầng mặt 2 bình và ống thứ 2 nối nước tầng đáy 2 bình. Dùng đèn nhiệt chiếu vào mặt thoáng bình X. Ta thấy dòng chảy tầng mặt từ X đến C và dòng tầng đáy từ C đến X. Khi tăng đèn chiếu, tốc độ dòng chảy tăng lên.

Coi C là cực Bắc và X là Xích đạo. Do chênh lệnh nhiệt nên có dòng chảy tầng đáy từ Cực về Xích đạo. Sự di chuyển này độc lập với sự di chuyển quay của trái đất nên dòng hải lưu tầng đáy vừa di chuyển theo hướng Bắc-Nam vừa di chuyển theo hướng Đông-Tây theo nguyên tắc của lực Coriolic giúp dòng hải lưu trồi lên và gần bờ biển.

Hình 4 : Sơ đồ lực Coriolic

Hình 5 : Mô hình véc tơ tốc độ của dòng chảy tầng đáy tại điểm M.

Khi trái đất ấm lên, tốc độ dòng tầng đáy tăng, góc β tăng nên làm tăng xói lỡ bờ biển, tăng M’N có nghĩa tốc độ dòng chảy tăng. Khi M’ càng gần Xích đạo thì tốc độ dài tăng nên càng gần Xích đạo dòng tầng đáy càng mạnh.

Khi tiến sâu vào vùng Xích đạo, sự chênh lệch nhiệt không còn nên dòng tầng đáy không còn.

Dòng hải lưu tầng đáy tồn tại trong 365 ngày/năm.

Nhờ bờ Tây Thái Bình dương ở bán cầu Bắc lệch dần về hướng Tây khi tiến về Xích đạo nên nguồn năng lượng dòng hải lưu đã đưa đến bờ biển miền Trung Việt Nam.

Lý thuyết trên lý giải sự hình thành các bãi cát trắng bắt đầu xuất hiện từ Quảng Bình và hiện tượng mũi Cà Mau cong về hướng Tây.

Lý thuyết trên cũng chỉ ra các vịnh ở bờ Biển Đông sẽ sâu khi vịnh chống lại dòng hải lưu tầng đáy vào vịnh và không có sông lớn từ dãy núi Trường Sơn đổ vào vịnh, như vịnh Vân Phong, vịnh Cam Ranh, vịnh Vũng Rô.

Dòng hải lưu tầng đáy vừa di chuyển từ Bắc xuống Nam , vừa di chuyển từ Đông sang Tây, tổng hợp lại có hướng chính Bắc-Nam chạy dọc theo bờ biển miền Trung.

Sự cộng hưởng 2 dòng tầng mặt và tầng đáy tạo ra dòng hải lưu có 6 đặc điểm :

Gần bờ, vùng nước cạn, tốc độ cao, hướng ổn định Bắc -Nam, độ rộng lớn, độ dài 1000 km.

1.5 Kết quả nghiên cứu Tài nguyên động năng dòng hải lưu ở Biển Đông trùng hợp với Mỹ và Đài Loan

Nhóm Việt Nam hoàn thành nghiên cứu Tài nguyên động năng dòng hải lưu vào cuối năm 2014.

Đầu năm 2015 tiếp cận với các nhà đầu tư của Mỹ.

Ngày 1/6/2015 Nhóm Việt Nam và Mỹ ra làm việc tại Khánh Hòa. Phia Mỹ cung cấp tài liệu Cheng re với kết quả như sau :

Mỹ và Đài Loan đã dùng vệ tinh xác định có 12 điểm với dòng hải lưu mạnh nhất ở bờ Tây Thái Bình Dương, trong đó có 7 điểm tốt nhất tập trung tại miền Trung Việt Nam. Còn lại có 3 điểm tại Nhật, 1 điểm tại Đài Loan,và 1 điểm tại Philippine. Trong 7 điểm tại miền Trung, vận tốc đều hơn 1m/s và cách xa bờ khoãng 40 km. Theo lý thuyết và thực tiển, dòng hải lưu gần bờ tốc độ luôn cao hơn khi ở xa bờ.

Hình 6 : Mười hai điểm có dòng hải lưu mạnh tại bờ Tây Thái Bình Dương

Hình 7 : Bản đồ 7 điểm có dòng hải lưu mạnh tại miền Trung Việt Nam

Hình 8 : Bản đồ 5 điểm có dòng hải lưu mạnh tại Nhật, Đài Loan và Philippine

Phương pháp chuyển đổi động năng dòng chảy tự nhiên thành điện năng hiện nay trên thế giới.

Hình 9 : Các mô hình cách quạt hiện nay trên thế giới

Thế giới hiện nay sử dụng cánh quạt truyền thống thả xuống nước để lấy năng lượng. Cách làm trên, chỉ lấy được năng lượng của dòng chảy đi qua cánh quạt. Cánh quạt lại có trọng lượng nên hiệu suất kém. Khi sử dụng trục ngang, máy phát điện phải đặt trong nước nên cần kín nước nên giá thành cao. Các yếu tố trên đã làm giải pháp phát điện truyền thống không hiệu quả.

Công nghệ mới của Việt Nam

3.1 Nguyên lý

3.1.1 Phương pháp khử trọng lực của cánh quạt.

Hình 10 : Trống quay là hình trụ có kich thướng chuẩn d=2m, h=2m. Bên trong rổng để trống nổi lơ lững và có thể quay quanh trục của hình trụ.

Cánh quạt được đặt tên “ Doan blade” để tri ân dòng họ Doãn.

Dùng cánh quạt hình trụ quay quanh chính trục của nó. Võ hình trụ có gờ nhận lực từ dòng chảy.

Bên trong hình trụ có độ rổng để lực Archimedes nâng trống nổi lơ lững trong nước.

Trống quay được sản xuất theo tiêu chuẩn d = 2m , h = 2m.

3.1.2 Tạo khung để trống quay

Hình 11 :Trống được đặt trong khung với dòng hải lưu 1 chiều.

Hình 12 : Trống được đặt trong khung với dòng hải lưu 2 chiều.

Khung trống được che nữa hình trụ như hình vẽ và có trục gắn với khung để trống quay quanh trục . Mỗi khung gắn gắn 2 trống tiêu chuẩn và 2 trống quay ngược chiều nhau.

Đưa máy phát điện lên trên mặt nước.

Trục trống theo phương thẳng đứng, đưa hệ thống phát điện lên trên mặt nước.

Ghép nhiều tầng trống để lấy tối đa động năng theo chiều sâu.

Trống quay có khớp kết nối theo chiều sâu.

Phương pháp lấy động năng theo chiều ngang.

Xếp các mô-đun thành 2 hàng và lệch nhau nên có thể lấy hết năng lượng theo chiều ngang của dòng chảy.

Hình 13 : Xếp các mô-đun thành 2 hàng để lấy tối đa động năng theo chiều ngang.

Sơ đồ cơ học

3.2.1 Sơ đồ cơ học với dòng chảy 1 chiều.

Hình 14 : Sơ đồ cơ học dòng hải lưu 1 chiều

Sơ hồ cơ học với dòng chảy 2 chiều.

Hình 15 : Sơ đồ cơ học dòng hải lưu 2 chiều

Chuyễn đổi sang đơn vi KVA, 14 KW = 17.5 KVA

Với tốc độ 1 m/s sử dụng trống có kích thước d= 2 m, h = 2m, 2 trống hoạt động, cần đầu phát điện ( Dynamo) :

P = 17. 5 KVA

Sơ đồ cơ học thay đổi khi tăng số tầng của trống.

Để đơn giản trong tính toán, ta coi tốc độ dòng chảy là 1m/s từ tầng trên cùng đến tầng đáy.

Số tầng trống tăng thì lượng điện tăng phát ra sẽ tăng tương ứng.

Sơ đồ cơ học của máy phát điện chỉ thay đổi khi chuyển sử dụng dòng hải lưu 1 chiều sang sử dụng dòng hải lưu 2 chiều. Khi tăng số tầng trống, lực tác động sẽ thay đổi nên chi tiết máy sẽ thay đổi kích thước.

Máy thí nghiệm

Hình 16 : Máy thí nghiệm thứ nhất

Hình 17 : Máy thí nghiệm thứ hai

Tính toán

5.1 Tính toán cho 1 mô-đun nhỏ với 2 trống quay

Hình 18 : Sơ đồ tính toán động năng với lượng nước (m) tác động vào cánh quạt trong 1 giây

Giả thiết tốc độ dòng chảy tiêu chuẩn 1m/s. Trống có d=2m, h= 2m.

Nguồn động năng của dòng chảy được xác định :

E= 0.5 m v v

Trong đó E là nguồn động năng của vật di chuyển.

m là khối lượng vật di chuyển.

v là tốc độ vật di chuyển.

Vì v= 1m/s, nên trong 1 giây có 2 m³ nước tác động vào trống.

Theo nguyên lý bảo toàn năng lượng, động năng dòng chảy sẽ chuyển thành mô-ment quay.

Trong 1 giây, 1 trống nhận được nguồn năng lượng :

E_n = 0.5 mv² = 0.5 x 2000 kg x (1 m/ s )²= 1000 kg x 9.8 N = 9800 N/s =9800 w.

Giả thiết hiệu suất khoãng 70% ,

Công suất 1 trống : 7000 W= 7 Kw/s (1)

Một mô đun nhỏ có 2 trống nên tạo ra nguồn năng lượng trong 1 giây :

P_n/s = 7000 w x 2 = 14 Kw/s (2)

Công suất 1 mô -đun nhỏ trong 1 giờ :

P_n/h = 14 Kw/s x 3600 s = 50 400 Kw/h = 50.4 Mw/h

5.2 Tính toán cho 1 mô-đun lớn với 35 mô-đun nhỏ

Hình 19 : Bố trí các mô-đun theo 2 hàng

Hình 20 : Mô hình 3D các mô-đun nhỏ theo 2 hàng

Hình 21: Mô hình 1 mô-đun lớn tích hợp 35 mô-đun nhỏ. Khai thác vùng nước 10m

Mô-đun lớn gồm 4 tầng, tính từ dưới với chức năng như sau :

Tầng 1 : Cho phép sa bồi di chuyển qua

Tầng 2 : Tiếp nhận năng lượng

Tầng 3: Lên và xuống của thủy triều

Tầng 4: Nơi chứa máy phát điện, vật tư, nhà điều hành,

Hình 22 : Mô hình kết nối 10 mô-đun lớn thành 1 nhà máy

Mô-đun lớn gồm 2 hàng : hàng đầu có 4 mô-đun nhỏ với 5 tầng trống, hàng thứ hai có 3 mô-đun nhỏ với 5 tầng trống.

Như vậy mô-đun lớn gồm 7 mô-đun nhỏ, mỗi mô-đun nhỏ có 5 tầng trống. Nói cách khác mô-đun lớn tích hợp được 35 mô-đun nhỏ.

Một mô-đun lớn có 7 x 5 = 35 mô-đun nhỏ đem lại công suất trong 1 giây :

P_l/s =14 Kw/s x 35 = 490 Kw/s

Một mô-đun lớn có 7 x 5 = 35 mô-đun nhỏ đem lại công suất trong 1 giờ :

P_{l/h =}490 Kw/s x 3600 s = 1 764 000 Kw =1764 Mw/h

Tính toán cho 1 nhà máy phát điện

Một nhà máy kết nối 52 mô-đun lớn bằng bê-tông dài 2.048 m rộng 26 m cao 22.4 m có công suất :

52 x 1 764 MW/h = 91728 MW/h

5.4 So sánh với nhà máy thủy điện Tam Hiệp

Nhà máy điện thủy điện Tam Hiệp -Trung Quốc có công suất 22 500 MW.

Như vậy nhà máy với 52 mô-đun gấp 4.08 lần nhà máy thủy điện Tam Hiệp

91 728 MW : 22 500 MW = 4,08

Sản lượng nhà máy với 52 mô-đun lớn trong 1 năm :

E = 1764 000 kwh x 24 x 365 x 52 = 803 537 280 000 kwh tương đương 803.5 tỷ KWh

Sản lượng điện của Việt Nam phát và mua trong năm 2023 : 280.6 tỷ KWh.

803.5 : 280.6 = 2.86 lần

Bờ biển từ Hòn La – Quãng Bình đến mũi Kê Gà – Bình Thuận dài 1000 km, nếu 2 nhà máy cách nhau 10 km thì chúng ta có thể xây dựng 100 nhà máy như trên.

Với tính toán trên , điện hải lưu sẽ là nguồn năng lượng chính của Việt Nam

Sản xuất hydrozen

Khi hệ thống mạng lưới điện tiêu thụ còn khó khăn thì dùng điện để điện phân sản xuất hydro lõng đóng chai và ô-xy.

Theo công nghệ hiện nay trên thế giới, dùng 55 kwh điện phân được 1 kg hydro lõng và khoãng 0.5 kg ô-xy lõng. Giá thành hydro lõng tại Nhật 10 USD /1 kg. Tại Việt Nam giá ô-xy lõng 1USD/1 kg.

Mô hình máy thí nghiệm và khai thác nhỏ

7.1Mô hình máy thí nghiệm

Hình 23 : Khung di động có thể trượt theo hệ thống cọc

Hình 24 :Hệ thống cọc

7.2Mô hình máy khai thác quy mô nhỏ

Hình 25 : Máy khai thác với quy mô nhỏ

Có thể tăng gia cố với hệ thống cọc phía ngoài khung trượt.

Khai thác, thanh lý

Mô-đun lớn như caisson là bê tông cốt thép được đúc ở ụ khô hoặc ụ nổi. Sau khi sản phẩm đúc xong và khô sẽ thả nổi trên mặt nước. Khi dùng, caisson được kéo đến nơi khai thác và đánh chìm. Dùng cọc ghim caisson gắn kết với đáy biển.

Trống được sản xuất tại nhà máy. Sản phẩm được đưa vào công-ten-nơ để vận chuyển đến nơi sử dụng.

Khi khai thác, trống được thả xuống biển.

Hết thời gian khai thác khoãng 30 năm, mô-đun lớn được rút cọc, bơm nước ra và nổi lên mặt nước, được kéo đến nơi thanh lý làm nơi trú ẩn cho sinh vật biển.

Kết luận

Việt Nam may mắn là nơi hội tụ các dòng hải lưu trên thế giới.

Công nghệ Điện hải lưu của Việt Nam khai thác được tối đa động năng dòng chảy theo chiều sâu và chiều ngang khử được trong lực cánh quạt nên tính ứng dụng rất lớn.

Công nghệ Điện hải lưu của Việt Nam sử dụng vật liệu có sẵn ở miền Trung là cát, đá, sỏi và phụ hợp với thực tiển công nghệ hiện nay của Việt Nam.

Công nghệ Điện hải lưu hướng sử dụng Hydrozen từ điện phân nước biển nên chủ động trong quá trình sản xuất, không phụ thuộc điện lưới quốc gia.

Với công nghệ Điện hải lưu của Việt Nam, hướng con người khai thác các dòng chảy tự nhiên từ nguồn, mà không cần tạo ra đập thủy điện thế năng quá cao gây nguy hiểm cho con người và môi trường.

Diện hải lưu sẽ là nguồn năng lượng chính của Việt Nam ./.